集雪螺旋和抛雪风机是抛扬式除雪装置的关键结构。为改善除雪装置的工作性能,提高除雪装置的工作效率,降低能耗,论文在自主研制的公铁两用除雪车基础上,对集雪螺旋和抛雪风机等关键结构进行优化研究。我国在除雪机械的研发上相对落后,核心技术多数掌握在其他国家手中。因此,论文的研究成果对提升我国除雪机械的研发水平、生产更高效实用的除雪机械有重要现实意义和实用价值。论文首先对积雪在不同状态和条件下的物理力学性质进行研究,为进一步对除雪装置的仿真研究奠定基础。其次,建立螺旋—积雪相互作用的三维动态有限元模型。通过仿真,得到螺旋—积雪模型相互作用过程的应力时域曲线和受力时域曲线,探究除雪车作业时集雪螺旋与雪之间相互作用的规律;设置三组不同螺距的切雪模型,分析螺距改变对螺旋—积雪相互作用规律的影响。再次,利用离散单元法,建立螺旋集雪离散元模型,对不同转速下螺旋集雪的效率和能耗进行分析研究,探究螺旋在一定工况下最佳经济转速区间。然后为研究螺旋的动态特性,验证螺旋在正常转速区间是否发生共振,对螺旋进行模态分析,得到其固有频率和振型。最后,建立抛雪风机抛雪过程的CFD模型,对抛雪风机内部的气固两相流场进行仿真研究,探究风机内部的压力分布以及雪的速度分布情况,根据仿真结果,对风机机壳、风扇叶片倾角和风扇叶片数目进行结构优化。研究表明,适当减小螺距有利于螺旋工作状态的平稳,降低对自身结构和动力系统的冲击,增强积雪轴向输送能力,也会略微降低螺旋对冰雪的切削能力。提高转速可以加快雪的轴向运输速度,提高雪运输效率。当转速提高,螺旋完成一定质量雪粒的输送所需要的能量会先降低后提高,且在一定转速区间内,其能耗最低。在正常工作状况下,螺旋不会发生共振。风机机壳结构、风扇叶片安装倾角以及风扇叶片数目都会对风扇内部气固两相流场产生很大的影响,对这些结构进行优化设计,可提高雪的抛出速度,减少湍流、回流等不健康的流动现象,降低能量的浪费,同时也会使雪的体积浓度分布更加合理。